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SOLAR ORBITER

Missione ESA con contributo italiano

Solar Orbiter è la prima missione di classe M selezionata nell’ambito del programma scientifico dell’ESA Cosmic Vision 2015-2025. Il lancio è previsto ad ottobre 2018. Solar Orbiter consentirà, per la prima volta, di studiare il Sole da una distanza di 0,28 UA (1 UA è la distanza Terra – Sole) e di osservarne le regioni polari da un’orbita al di fuori del piano dell’eclittica. 

La sonda monterà a bordo 10 strumenti per osservare la superficie del Sole e studiare i cambiamenti che avvengono nel vento solare che viene emesso ad alta velocità dalla nostra stella. Otto degli strumenti saranno forniti da PI attraverso finanziamenti nazionali dagli Stati membri dell'ESA. Un nono strumento sarà messo a disposizione dall’ESA, mentre lo strumento rimanente e un sensore aggiuntivo saranno forniti dalla NASA. Il lancio da Cape Canaveral, in Florida, sarà a bordo di un lanciatore americano.  

Per raggiungere l’orbita operativa intorno al Sole, ci vorranno anni poco meno di tre anni e mezzo, modificando la traiettoria mediante flyby della Terra e di Venere. L'orbita operativa, molto ellittica, porterà a meno di 43 milioni di km di Sole - una distanza inferiore a Mercurio, il pianeta più interno.  

Durante la missione di sette anni, gli strumenti in situ misureranno il plasma del vento solare, i campi elettromagnetici e particelle energetiche in una zona abbastanza vicino al Sole dove sono ancora relativamente incontaminati e le loro proprietà non sono state modificate dai successivi processi di trasporto e propagazione. 

Gli strumenti di remote sensing invece, invieranno immagini spettacolari delle caratteristiche solari con una risoluzione mai raggiunta prima e forniranno nuove informazioni su ciò che determina la ciclicità delle macchie solari e l'insorgenza dei flare

Tra gli strumenti del carico scientifico di Solar Orbiter, INAF, con il supporto di ASI e con contributi da Germania e Repubblica Ceca, svilupperà il coronografo METIS e la Data Processing Unit di SWA (Solar Wind Analyzer). METIS si trova attualmente in piena fase D, cioè realizzazione del modello Proto Flight, la cui consegna è prevista alla fine del 2016.  



METIS  

METIS è un coronografo con occultatore esterno. Il design ottico è dettato dalla necessità di minimizzare l'apertura di entrata dello strumento, al fine di ridurre il flusso termico in ingresso.
La luce del disco solare che entra attraverso l'apertura viene respinta verso l'esterno dallo specchio M0. La luce coronale, invece, raggiunge lo specchio primario M1, e si riflette sullo specchio secondario M2. Tale specchio concentra quindi la luce sul rivelatore UV. La componente visibile della luce è invece riflessa da un filtro posizionato tra M2 e il rivelatore UV. Un polarimetro a cristalli liquidi, posizionato tra il filtro e il rilevatore di luce visibile, seleziona la luce polarizzata, cioè la luce fotosferica dispersa dagli elettroni coronali.
La distanza dal centro del Sole dell’anello coronale osservato da METIS dipende dalla posizione della sonda lungo la sua orbita. Al perielio - il punto di massimo avvicinamento al Sole - METIS otterrà immagini anulari della corona solare tra 1,6 e 3,0 raggi solari.  

Nell'immagine in alto a destra, il modello termo-strutturale di METIS pronto per la campagna di test meccanici (foto per gentile concessione di Thales Alenia Space Italia). 



Obiettivi scientifici   

Le osservazioni di METIS della corona, in combinazione con le osservazioni ottenute dagli altri strumenti di Solar Orbiter, permetteranno un’indagine completa sulle connessioni tra l’eliosfera e le sue origini sul Sole Più in particolare METIS si concentrerà sull'esplorazione delle regioni coronali la cui continua espansione genera il vento solare, e nelle quali si osserva di tanto in tanto l’iniziale propagazione di gigantesche eruzioni coronali.  

Gli obiettivi scientifici di METIS sono sintetizzati dalle risposte alle seguenti domande:  

- Come si deposita l'energia nelle regioni polari dove viene generato e accelerato il vento solare veloce?  

- Quali sono le sorgenti del vento solare lento a latitudini più basse?  

- In che modo si evolve la corona e come genera le enormi espulsioni di massa coronale caratteristiche dell’attività solare?  

METIS è progettato per scoprire la natura ultima dell’energia che accelera il vento solare e dei processi della sua deposizione nella corona. Ulteriore obiettivo è la comprensione delle continue fluttuazioni di emissione di luce osservate in corona e la valutazione del loro ruolo nell’accelerazione del vento solare verso lo spazio interplanetario. METIS inoltre valuterà l'influenza del campo magnetico sulla velocità del vento solare durante l’incanalamento del suo flusso verso l'esterno.  

L’osservazione ravvicinata della corona solare da diverse prospettive, inoltre, è considerata essenziale per comprendere i meccanismi che inducono l'improvvisa comparsa di gigantesche eruzioni coronali che accelerano protoni e altre particelle a velocità quasi relativistiche sul loro fronte d'urto.